NUMB通过促进PTEN和GLI1在成骨细胞中的泛素化降解来维持骨量
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1四川大学华西口腔医院口腔疾病国家重点实验室,成都
冯楼
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范元玉
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张德茂
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王成林
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吴凡子
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辛莉(Xin Li)
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伊琳·平
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肖扬
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泾阳
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陈滇(音)
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高波
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黄定明
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刘鹏(音)
2美国纽约州纽约市西奈山医学院医学系西奈山骨骼计划,邮编:10029
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2美国纽约州纽约市西奈山医学院医学系西奈山骨骼计划,邮编:10029
通讯作者。 2017年12月19日收到;2018年1月22日修订;2018年3月13日验收。
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图S1
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图S2
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图S3
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图S4
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图S5
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图S6
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图S7
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图S8
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补充资料
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摘要
衔接蛋白NUMB参与不对称分裂和细胞命运决定,被认为是Notch的拮抗剂。先前的研究已经证明,成骨细胞中Notch的激活有助于高骨量。然而,在这项研究中,在9周大的小鼠中发现了一种使用成骨细胞特异性Col1a1–2.3-核心消融两者麻木的及其同系物Numbl(数字).小梁骨质量显著下降,而皮质骨质量未受影响。在这里,Notch信号未被激活,而人类10号染色体(PTEN)上缺失的张力蛋白同源物升高,其去磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶,减弱蛋白激酶B(Akt)。泛素化分析表明,在神经前体细胞表达的发育下调蛋白4–1存在的情况下,NUMB可能在生理上促进PTEN泛素化。此外麻木的/Numbl(数字)还通过GLI1激活了Hedgehog通路。该过程可以提高核因子受体激活剂-kB配体与骨保护素的比值,从而增强破骨细胞的分化和骨吸收。总之,本研究提供了对NUMB和NUMBL在骨内稳态方面新功能的见解。
平衡:骨量的蛋白质调节器
相关蛋白NUMB和NUMBL维持成骨细胞的存活。NUMB先前被认为可以拮抗Notch信号通路;在这项研究中,它观察到无法表达这两种蛋白的转基因小鼠的骨骼质量下降。这表明这两种蛋白质在骨量维持过程中起着更复杂、更微妙的作用。该团队的研究表明,NUMB和NUMBL抑制抑制了对成骨细胞的骨骼发育和蛋白质合成重要的信号通路,尽管提出了进一步的研究对于阐明这些蛋白质的确切机制作用至关重要。这项研究的作者认为,NUMB是针对骨质疏松症患者骨丢失和骨强度降低的治疗的潜在靶点。
介绍
骨质疏松症(OP)是一种与年龄相关的疾病。骨重塑中的功能障碍导致骨质减少并增强骨骼脆性1在成人骨骼中,成骨细胞通过与骨吸收破骨细胞耦合参与骨重塑2,三它们通过产生单核细胞集落刺激因子、核因子kB配体受体激活剂(RANKL)和骨保护素(OPG)刺激破骨细胞分化来调节骨吸收4,5成骨细胞和破骨细胞之间的协调对于维持成年人的骨量至关重要。这种平衡被破坏的现象已经在许多疾病中发现,例如OP、类风湿性关节炎和佩吉特氏病6,7在成骨细胞中,精细精细的分子信号参与调节这种平衡8缺口和刺猬(Hh)是基本信号。在体内,成骨细胞中Notch信号的增加会加速未成熟成骨细胞的增殖,从而导致骨硬化,而成骨细胞Notch信号缺失则会导致与年龄相关的OP,与破骨细胞活性增强相关9成熟成骨细胞中Hh的异常激活导致过度骨吸收。Hh增加促进RANKL分泌和破骨细胞分化,从而导致严重骨质流失10因此,成骨细胞的变化不仅影响成骨细胞本身的行为,还通过RANKL依赖模式调节破骨细胞的生成,从而影响成骨-破骨细胞平衡。
NUMB,一种由麻木的该基因最初在小鼠的感觉器官前体中被鉴定为d-numb黑腹果蝇.在中枢神经系统中果蝇属,d-numb作为Notch的拮抗剂参与细胞命运的决定11——13.英寸肌肉,数字有同系物Numbl(数字)并对四个剪接的转录本进行编码(NUMB1-4)14NUMB被认为以Notch依赖或Notch依赖的方式调节神经发生、肌肉发生和肿瘤发生15——21先前的研究表明,NUMB拮抗破骨细胞中的典型Notch22NUMBL的增加和Notch细胞内结构域(NICD)水平的降低通过肿瘤生长因子-β-活化激酶1缺陷小鼠破骨细胞生成受损介导了骨质疏松症的产生23这些研究表明NUMB/NUMBL可能是骨量的潜在调节因子。然而,尚未有研究确定成骨细胞系细胞中NUMB/NUSBL的表达是否调节成骨细胞和破骨细胞之间的协调。
本研究表明,成骨细胞中的NUMB独立于Notch通路对骨量的贡献。双淘汰赛麻木的和Numbl(数字)导致人类10号染色体(PTEN)上缺失的磷酸酶和张力蛋白同系物的积累,并抑制成骨细胞的存活。潜在的机制是PTEN增加,导致成骨细胞相关蛋白激酶B(rapamycin(Akt-mTOR)信号的机制靶点),广泛报道其调节成骨细胞的增殖、凋亡和分化24——27此外麻木的和Numbl(数字)在成骨细胞中引起GLI1水平上调,这反过来又提高了RANKL/OPG的比率,随后增强了骨吸收。因此,本研究不仅阐明了NUMB和NUMBL在骨稳态中的关键作用,而且还提出了特异性泛素化在骨稳态微调中的新功能。
结果
淘汰麻木的/Numbl(数字)在成骨细胞中引起OP
将C57BL/6J小鼠的原代BMSCs诱导为成骨细胞,以了解NUMB蛋白在成骨过程中的时空表达。在第15天,当细胞集落开始钙化时,使用抗NUMB抗体对微孔进行染色(可能与NUMBL发生交叉反应)。红色NUMB-阳性信号主要聚集在矿化结节的外围(黑色箭头)或中心(黄色箭头)(红色箭头)(补充图第1节a). A noticeable increase in the expression of麻木的和Numbl(数字)发生在成骨过程中(补充图S1b类). 在第21天麻木的比Numbl(数字)(补充图S1c型). Western Blot数据也显示随着成骨细胞分化,NUMB蛋白表达持续增加(补充图第1天,e)。结果表明NUMB在成骨细胞中高表达。
成骨细胞系细胞中NUMB表达的逐渐增加表明了NUMB在成骨细胞中的潜在重要性。的表达式麻木的和Numbl(数字)通过将N/Nl-floxed小鼠与在成熟成骨细胞和早产骨细胞中表达Cre重组酶的Col2.3-Cre系杂交消除28此处为2.3芯;使用N/Nl-floxed小鼠作为DKO,而使用N/Nl-floxed同窝小鼠作为WT对照。WT和DKO小鼠股骨远端冰冻切片用抗NUMB染色以检测麻木的体内(补充图S2系列). 在WTs中,NUMB蛋白主要在骨小梁和皮质表面表达(黑色箭头),而少数在附近的骨髓中表达(红色箭头)。如前所述,这些信号来源于骨髓中的主要造血细胞29在DKO小鼠中,骨表面的大多数NUMB被Col2.3-Cre删除,留下少量可能与破骨细胞谱系细胞有关,如先前的研究所述22,23DKO小鼠骨髓中的阳性区域没有显著变化(DKO中的红色箭头)。切除的效率麻木的和Numbl(数字)经qRT-PCR证实分别为76.65%和44.04%(补充图S3a公司). 因此,基因敲除在成骨细胞中有效且特异性地进行。
在9周龄时,未观察到DKO小鼠的明显异常(补充图3磅). 然而,他们的体重略有下降(补充图S3c系列). 更重要的是,微机断层扫描显示DKO的股骨明显骨质减少(图,补充图第5章和表1). 小梁骨量显著减少(图b–f和补充图。S4a系列)而骨密度在这些样品中没有变化(补充图S4b系列). 然而,皮质骨质量没有出现类似的下降。皮质厚度无统计学显著差异(Ct.Th;图,g)和皮质面积分数(BA/TA;补充图S4c系列). 组织学、H&E(图)和Von Kossa染色(图)结果表明,DKO小鼠股骨远端的小梁骨量确实显著减少麻木的和数字基因导致骨骼发生明显变化(补充图S5a系列,b)。数据表明麻木的和Numbl(数字)成骨细胞缺乏导致严重的骨丢失,尤其是小梁骨。
表1
参数 | 男性 | 女性 |
---|
重量(n个 ≥ 5) | 丹麦克朗(n个 ≥ 5) | P(P)价值 | 重量(n个 ≥ 5) | 丹麦克朗(n个 ≥ 5) | P(P)价值 |
---|
(BV/TV)/% | 18.10 ± 4.96 | 7.08 ± 2.06* | 0.009 7 | 12.76 ± 1.22 | 6.30 ± 1.65* | 0.000 1个 |
Tb、。厚度/毫米 | 0.046 9 ± 0.004 2 | 0.031 8 ± 0.001 7* | 0.001 3 | 0.036 9 ± 0.001 5 | 0.031 9 ± 0.001 5* | 0.002 5 |
Tb、。N/mm(牛顿/毫米) | 6.584 5 ± 0.718 5 | 4.931 9 ± 0.821 9* | 0.030 0 | 6月55日1 ± 0.408 3 | 4.845 7 ± 0.555 9* | 0.008 5 |
Tb、。Sp/微米 | 0.155 9 ± 0.014 8 | 0.209 7 ± 0.036 3* | 0.037 1 | 0.168 2 ± 0.011 6 | 0.210 9 ± 0.023 5* | 0.012 9 |
骨密度/(g·mm-三) | 2009年10月30日 ± 0.115 8 | 0.761 0 ± 0.086 3 | 0.180 9 | 0.930 0 ± 0.033 4 | 0.759 1 ± 0.074 4 | 0.160 2 |
立方英尺/毫米 | 0.218 5 ± 0.015 0 | 0.202 5 ± 0.020 0 | 0.214 5 | 0.186 9 ± 0.024 7 | 0.204 2 ± 0.016 4 | 0.480 1 |
(巴/塔)/% | 41.65 ± 3.78 | 36.47 ± 3.50 | 0.096 4 | 40.17 ± 0.025 0 | 0.386 1 ± 0.020 1 | 0.244 9 |
两次击倒麻木的和Numbl(数字)导致骨质减少并抑制体内骨形成。9周龄WT或DKO小鼠股骨的典型三维(3D)图像。一股骨远端冠状切面,比例尺,1 毫米。b条股骨生长板下小梁骨的三维重建(i),比例尺,100 微米;生长板处的横向切片(ii)和300段外的水平切片(iii),比例尺,100 微米。c(c)生长板下方500段皮质骨的横向图像,比例尺,100 微米。骨微结构三维结果的定义和描述(d日)骨体积分数(BV/TV)。e(电子)小梁数(Tb.N)。(如果)小梁厚度(Tb.Th)。克皮质骨厚度(Ct.Th)。结果显示为平均值 ± 每组至少5只雄性和雌性小鼠的SD分别描述。小时股骨远端石蜡切片用H&E比例尺100染色 微米。我股骨远端冰冻切片用Von Kossa(黑色)染色,用Van Gieson(红色)复染。比例尺,200 微米。j个骨小梁上有钙黄绿素(绿色)和二甲酚橙(红色)的双标记。骨组织用钙黄绿素蓝(蓝色)标尺标记,50μm。矿物并置率(k)(三月,n个 = 10) 和矿物表面率(我)(理学硕士/学士,n个 = 10) 定量评估基于双标记。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.米每个小梁骨周长的成骨细胞数量(N.Ob/T.Pm,n个 = 10) 甲苯胺蓝染色后定量。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.n个骨钙素(OCN,n个 = 12) 用ELISA法检测血清。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05
麻木的/数字受损成骨细胞存活与成骨分化
在DKO小鼠中对9周龄小鼠的股骨远端进行骨组织形态计量学(表). 甲苯胺蓝染色显示N.Ob/T.Pm显著下降(图). MAR(图)和MS/BS(图l) 根据双重标记的测量结果,分别减少了37.58%和48.49%(图). 尤其是在DKO小鼠的血清中,OCN的浓度显著下降(图). 这些结果表明麻木的和Numbl(数字)抑制骨骼形成。
表2
参数 | 重量(n个 = 10) | 丹麦克朗(n个 = 10) | P(P)价值 |
---|
(N.Ob/T.Pm)/(#Ob/mm) | 51.54 ± 5.08 | 26.98 ± 3.82* | <0.001 |
MAR/(μm·d-1) | 4.87 ± 0.38 | 3.041 ± 0.28* | <0.001 |
(MS/BS)/% | 15.86 ± 1.12 | 8.17 ± 1.06* | <0.001 |
(N.Oc/T.Pm)/(#Oc/mm) | 4.14±0.53 | 7.21±0.6* | <0.001 |
(Oc S/BS)/% | 9.73±0.80 | 15.96±1.17* | <0.001 |
Oc表面/(μm/Oc) | 30.09±2.36 | 39.54±5.77* | 0.001 |
分离原代BMSC并在成骨培养基中培养,以评估分化受损。第7天的ALP染色显示,DKO组中的ALP阳性菌落保持在极低水平(图). 正如预期的那样,矿化菌落的数量在第28天也显著减少(图). 在转录水平上,骨标记的表达,包括阿尔卑斯山,英国标准普尔,奥肯、和第1a1列,在DKO组中急剧下降(图). 最明显的是,关键转录因子的表达水平,运行2、和奥斯克斯被下调,如qRT-PCR所示(图)和Western Blot(图).
这个麻木的和Numbl(数字)切除成骨细胞可抑制增殖和分化,促进细胞凋亡。在完全培养基中培养骨髓基质细胞(BMSC),并在第7天用成骨分化培养基处理。碱性磷酸酶染色(一)第7天进行(红色),Von Kossa染色(b条)在第29天进行标记矿化基质(黑色)。c(c)成骨基因的mRNA水平(阿尔卑斯山,Bsp公司,奥肯和第1a1列)和(d日)关键转录因子(运行2和奥斯克斯)用RT-qPCR对培养的骨髓间充质干细胞进行分析,并归一化为β-肌动蛋白。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.e(电子)RUNX2和OSX的Western Blot。将分离自N/NL融合小鼠的Calvarial成骨细胞转染腺-GFP(CTRL)或腺-核心-GFP(ΔN/NL)病毒,并在成骨培养基中培养。GAPDH用于归一化。如果腺病毒感染21天后进行Von Kossa染色。克骨标志物的qRT-PCR结果(阿尔卑斯山,英国标准普尔,奥肯,第1a1列,深度mp1和Phex公司)Cre转染两天后。β-actin用于归一化。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.小时第2天5-乙炔基-2'-脱氧尿苷(EdU)染色(绿色)的代表性图像用于评估细胞增殖;细胞核用DAPI(蓝色)复染。比例尺,50 微米。我EdU阳性细胞归一化为DAPI阳性细胞后进行定量。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.j个细胞增殖标记物(细胞周期蛋白A2、细胞周期蛋白D1和细胞周期蛋白E1)ΔN/NL成骨细胞。β-actin用于归一化。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.k第2天流式细胞术显示成骨细胞凋亡的点图。在FL2中扫描Annexin V-PE,而在FL3中扫描7-AAD。我细胞凋亡标志物的qRT-PCR结果(第53页,Bcl-2型和Bcl-x公司). β-actin用于归一化。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.米用于裂解半胱天冬酶-3的Western Blot。GAPDH用于归一化
从N/Nl-floxed小鼠颅盖骨中分离出原代成骨细胞,并通过添加Adeno-Cre-GFP病毒(ΔN/Nl成骨细胞)诱导基因敲除,以专门评估数量/数量在成骨细胞上。成骨细胞特异性缺失麻木的/Numbl(数字)减少了矿化基质的面积(图). 的表达式奥肯,第1a1列、和深度mp1减少,而阿尔卑斯山,Bsp公司、和菲克斯无明显变化(图). 因此麻木的和Numbl(数字)降低成骨细胞的分化和功能。
在体外进行5-乙炔基-2´-脱氧尿苷(EdU)测定,以测试ΔN/NL成骨细胞的细胞增殖率。正常化后,DKO组EdU阳性成骨细胞的数量低于WT组(图和i)。qRT-PCR分析表明,与ΔN/NL成骨细胞增殖相关的关键基因的表达(细胞周期蛋白A2、D1、和细胞周期蛋白E1)不同程度的下降(图). 接下来,用Annexin V–PE(FL2)和7-AAD(FL3)双重染色细胞后,用流式细胞仪检测细胞凋亡率。在双基因敲除的情况下,早期凋亡的细胞比例从3.7%增加到14.6%麻木的和Numbl(数字)(图). 的表达式第53页和Bcl-x公司增加,而Bcl-2型被抑制(图). Western Blot分析显示细胞质叶caspase-3显著升高(图). 这些数据表明麻木的/数字敲除抑制细胞增殖,促进细胞凋亡,抑制成骨细胞存活。
删除麻木的/Numbl(数字)成骨细胞中PTEN增加而不是Notch活化
NUMB通常被认为是Notch信号通路的负调控因子。因此麻木的应增加Notch信号通路的活性30然而,检查主要Notch靶基因的表达,包括赫斯1,赫斯5,你好1、和海利牌手表,未发现ΔN/NL成骨细胞中Notch信号活性的任何增强激活(图). Western Blot显示,ΔN/NL成骨细胞中毛状细胞和分裂增强因子-1(HES1)的NICD没有显著变化(图). 此外,还进行了荧光素酶分析,以监测Jk重组信号结合蛋白(RBP-Jk)转录因子的活性。然而,ΔN/NL和CTRL成骨细胞之间的Notch信号通路没有发现显著差异(图). 此外,数字/数字敲除并没有导致细胞溶质或核NICD水平的变化(补充图S6系列).
这个数字和Numbl(数字)缺陷促进PTEN而非Notch。一三重qRT-PCR测量Notch靶基因的表达(赫斯1,赫斯5,你好1和海利牌手表).b条ΔN/NL成骨细胞中NUMB、NICD、HES1和PTEN的Western Blots变化。腺病毒转导两天后提取全细胞裂解物和RNA。GAPDH用于归一化。c(c)用Rbp-jk报告子或阳性/阴性对照质粒瞬时转染ΔN/NL和CTRL成骨细胞。额外设置Ad-NICD(阳性)和DAPT(阴性)对照,以观察该试验的效率。荧光素酶水平归一化为Renilla荧光素酶,并以折叠变化的形式显示,以监测Notch激活。误差条表示三次转染的标准偏差。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.d日WT和DKO小鼠股骨石蜡切片的两个图像,分别用抗PTEN(红色)免疫染色和苏木精(蓝色核)复染。黑色和蓝色箭头分别表示骨骼表面或附近的阳性信号。比例尺,100 微米。e(电子)一种PTEN特异性抑制剂挽救了ΔN/NL成骨细胞中抑制的成骨作用。VO-Ohpic(5 µM)与ΔN/NL成骨细胞孵育。Alizarin Red用于标记矿化基质。如果骨骼标记(Ocn、Col1a1和Dmp1); 增殖标记物(细胞周期蛋白A2、细胞周期蛋白D1)和凋亡标记物(第53页,Bcl-2). 数据归一化为β-肌动蛋白。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05. Akt中信号分子的蛋白质印迹(克)和mTOR途径(小时). GAPDH用于归一化
然而,PTEN是磷脂酰肌醇3-激酶(PI3Ks)的负调控因子31,32,发现明显增加(图). 然后,使用PTEN抗体对WT和DKO小鼠的石蜡切片进行免疫染色,发现PTEN的表达在小梁骨表面(黑色箭头)或附近(蓝色箭头)显著升高(图). VO-Ohpic,一种PTEN特异性化学抑制剂33,部分挽救了由麻木的体外缺失(图e、 f)。在ΔN/NL成骨细胞中,S380的pan PTEN和磷酸化PTEN均增加,而T308和S473的Akt磷酸化降低(图g) ●●●●。因此,mTOR通路的下调(图)检测到。这些数据共同表明麻木的缺陷通过提高成骨细胞的细胞质PTEN水平而不是Notch水平来抑制Akt途径。
泛素化减少导致PTEN在麻木的/Numbl(数字)-成骨细胞缺陷
NUMB通过与泛素连接酶ITCH结合,参与泛素降解过程,导致NOTCH或GLI1的破坏并抑制其功能20,34同样,泛素介导的蛋白酶体降解是影响PTEN稳定性的关键机制35因此,NUMB可能调节PTEN的泛素化。Kim等人证明NUMB和PTEN能够在前列腺癌细胞中形成复合物36因此,本文探讨了成骨细胞中NUMB和PTEN之间物理相互作用的可能性。NUMB与PTEN在原代颅骨成骨细胞中共同免疫沉淀,以验证这一假设。两组的条带都检测到相应大小,这证明了成骨细胞中NUMB和PTEN之间的内源性相互作用(图a、 b)。然后进行泛素化分析,并且间泛素,m-铂、和m-数量质粒转染MC3T3-E1细胞。m-编号转染显著增强了泛素化PTEN(Ub-PTEN)的形成(图,第7车道对第8车道)。这些结果表明NUMB可能促进PTEN在成骨细胞中的泛素化。
NUMB促进PTEN在成骨细胞中的泛素化。原代颅骨成骨细胞中NUMB和PTEN的共免疫沉淀。用抗NUMB免疫沉淀细胞裂解物(兔)(一),抗PTEN(兔子)(b条)或兔IgG和抗PTEN免疫印迹(山羊)(一)或抗NUMB(山羊)(b条)抗体。c(c)NUMB促进PTEN的泛化。GFP共转染MC3T3-E1细胞-m-编号,绿色荧光粉-间泛素和FLAG-m-铂质粒。用抗FLAG抗体(山羊)免疫沉淀细胞提取物,用抗泛素(兔子)鉴定共沉淀泛素。d日NEDD4-1参与PTEN在MC3T3-E1细胞中的泛素化。用FLAG-m联合转染细胞-内德4-1,GFP-m-泛素和FLAG-m-铂族质粒。第五道显示细胞与10 用于6的µM MG132 h、 1–4号车道与二甲基亚砜混合培养。用抗PTEN抗体(山羊)对细胞提取物进行免疫沉淀,并用抗泛素(兔子)鉴定共沉淀的泛素。e(电子)NUMB与NEDD4-1在原代颅骨成骨细胞中共同免疫沉淀。用抗NUMB(山羊)或山羊IgG免疫沉淀细胞裂解物,并用抗NUDB(兔)抗体免疫印迹。如果如果没有NEDD4-1的参与,NUMB对PTEN泛素化的正调控就无法实现。用编码GFP-m的质粒共转染MC3T3-E1细胞-麻木的,GFP-m-泛素,标志m-铂族和si-奈德4.转染两天后,细胞被裂解。用抗FLAG琼脂糖珠将PTEN拉下,用抗泛素免疫印迹法检测泛素化PTEN(Ub-PTEN)
蛋白质的泛素化需要相应的E3连接酶,NEDD4–1是PTEN通过泛素化的负调控因子35从结构上看,ITCH和NEDD4–1都属于NEDD4家族,其WW域是与底物和适配器相互作用的主要介体37NUMB的磷酸酪氨酸结合(PTB)结构域与ITCH的WW1/2结构域结合以调节NOTCH泛素化34从而假设NUMB可以与NEDD4-1相互作用,以多种潜在方式影响其对PTEN的调节。因此,本研究进行了序列比对,以确定人类ITCH和人类NEDD4域之间的相似区域(补充图S7a公司,b)。功能WW1(补充图S7a公司)和WW2(补充图S7b)ITCH中的域与所有四个NEDD4 WW域相似。此外,人类和小鼠的NUMB在PTB域中共享完全相同的序列(补充图S7c). 然而,ITCH在WW域中共享99.25%的身份(补充图S7d). 尽管缺少WW3域,但小鼠NEDD4与其余三个人类域的序列保持高度一致。值得注意的是,人类和小鼠NEDD4的WW1/2结构域之间的相似性分别超过94.12%和88.24%(补充图S7e). 因此,上述生物信息学分析暗示了NUMB可能参与NEDD4对PTEN的调控。在分子水平上m-Nedd4-1号机组质粒显著促进了Ub-PTEN的产生(图MC3T3-E1小区中的车道3与车道4)。此外,服用MG132(一种经典的化学蛋白酶体抑制剂)显著促进了这一过程(图,车道5)。接下来,进行联合免疫沉淀分析,以验证NUMB和NEDD4-1之间的物理相互作用(图). 通过引入内德4-1加入泛素化分析的siRNA抑制了由m-编号转染(图,车道1与车道5)。这些结果表明,NUMB缺失通过抑制NEDD4-1依赖的泛素介导的蛋白酶体降解PTEN来增强PTEN的稳定性。
食宿麻木的/Numbl(数字)成骨细胞介导破骨细胞生成的激活
TRAP染色用于探索破骨细胞是否有助于骨质减少,在DKO小鼠的小梁骨上发现破骨细胞数量显著增加(图). 破骨细胞数量/组织周长比增加(N.Oc/T.Pm;图),破骨细胞数量/骨表面(N.Oc/BS;图)和破骨细胞表面(图)使用组织形态计量学检测(表). 此外,DKO小鼠血清中的抗酒石酸ACP5显著增强(图). 这些数据提供了DKO小鼠骨吸收活性提高的证据。
击倒麻木的和数字成骨细胞促进破骨细胞生成。一WT和DKO股骨石蜡切片TRAP染色显示骨表面有破骨细胞。比例尺,50 微米。b条抗酒石酸酸性磷酸酶5(ACP5,n个 = 12) 在WT或DKO小鼠的血清中。数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05. 基于TRAP染色的组织形态计量学:(c(c))每个小梁骨周长的破骨细胞数量(N.Oc/T.Pm,n个 = 10);d日破骨细胞表面率(Oc.S/BS,n个 = 10); (e(电子))破骨细胞平均表面(Oc表面,n个 = 10). 所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.如果将WT或DKO颅骨(底部)成骨细胞与来自WT或KDO小鼠的BMC(顶部)在48周板中共培养,TRAP染色和苏木精复染。克破骨细胞的数量被计数并显示为平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.小时扫描电子显微镜(SEM)显示骨吸收坑的典型图像。比例尺,400 微米。我RAW264.7细胞在48周板的ΔN/NL或CTRL成骨细胞表面共培养,TRAP染色。j个
麻木的ΔN/NL成骨细胞的过度表达增强了破骨细胞的生成。ΔN/NL成骨细胞转染GFP-m-麻木的质粒。转染后2天,RAW264.7细胞接种于成骨细胞表面,10天后用TRAP染色。kΔN/NL或CTRL成骨细胞在具有0.4 μm孔隙;RAW264.7细胞在较低的24孔板中共同培养,10天后进行TRAP染色
进行成骨细胞-骨髓细胞(BMC)共培养试验,以检测细胞丢失麻木的和Numbl(数字)成骨细胞中的破骨细胞发生(图). 接种在DKO成骨细胞上的BMC产生的破骨细胞远远多于接种在WT成骨细胞中的BMC(图,g)。在DKO组中发现破骨细胞引起的吸收面积更大(图). 当RAW264.7巨噬细胞系代替BMC共同培养时,麻木的-缺乏的成骨细胞刺激更多TRAP阳性细胞(图). 此外m-编号质粒转染显著减弱了破骨细胞诱导的ΔN/NL成骨细胞的作用(图). 此外,通过将ΔN/NL或CTRL成骨细胞植入孔径为0.4-μm的上孔,同时在下24孔板上共同培养RAW264.7细胞,进行跨孔分析。ΔN/NL成骨细胞刺激更多TRAP阳性多核RAW264.7细胞(图和补充图S8). 鉴于这两个腔室之间不存在细胞-细胞直接接触或细胞迁移,结果表明ΔN/NL成骨细胞通过某些分泌和可溶性因子促进破骨细胞生成。
RANKL/OPG比值升高导致破骨细胞生成增强
已发现NUMB靶向Hh转录因子GLI1并通过ITCH-依赖性泛素化机制抑制Hh信号20,21.的表达式Gli1公司,Gli2公司、和Gli3公司DKO小鼠长骨中提取的总RNA增加(图)以及从ΔN/NL成骨细胞中提取的总蛋白(图). 此外,使用GLI1抗体的DKO小鼠的小梁骨表面发现GLI1过度表达(图,黑色箭头)。因此,麻木的和Numbl(数字)敲除激活了成骨细胞中的Hh途径。
这个麻木的-减弱的成骨细胞通过Hedgehog途径增强RANKL/OPG。一qRT-PCR结果托尔普和第页转录变化。qRT-PCR归一化为β-肌动蛋白,数据表示平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05.b条mRNA和(c(c))通过qRT-PCR和Western Blot分别分析ΔN/NL成骨细胞中Gli1-3的蛋白水平。qRT-PCR标准化为β-actin,Western Blot数据标准化为α-TUBLIN。d日用抗GLI1(红色、黑色箭头)和苏木精进行免疫染色的WT和DKO股骨石蜡切片的两个代表性图像。蓝色箭头表示NUMB在WT小鼠中的中度表达。比例尺20μm。e(电子)Western Blot检测到ΔN/NL成骨细胞细胞核中磷酸化CREB(p-CREB)的形成增加,LAMIN B将其归一化。如果
Rankl Mcsf公司和Opg公司ΔN/NL成骨细胞表达。qRT-PCR被归一化为β-肌动蛋白。所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05. RANKL公司(克)和OPG(小时)从ΔN/NL和CTRL成骨细胞培养物中收集条件培养基中的水平,并通过ELISA测定确定。RANKL/OPG比率显著增加(我)n个 = 12.所示数据代表平均值 ± 扫描电镜*P(P) < 0.05. GLI1特异性抑制减弱ΔN/NL成骨细胞的破骨诱导作用(j个). C57B6小鼠的BMCs在12 用GANT58(2.5)孵育h 或7.5 μmol·L-1)或DMSO。12天后对微孔进行TRAP染色,并对苏木精进行复染
成骨细胞中异常高水平的Hh途径导致成年小鼠骨质减少。甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)的高表达是Hh过度活动导致骨吸收增加的原因10与这些结果一致托尔普和Pth公司在转录水平上,本研究发现ΔN/NL成骨细胞(图). 此外,Western Blot分析检测到CREB蛋白的磷酸化增强,CREB是蛋白激酶a靶向的转录因子(图). 此外,qRT-PCR显示兰克尔以及操作然而Mcsf公司没有显著变化(图). 同时,ELISA数据显示RANKL显著增加(图g) OPG降低(图h) ΔN/NL成骨细胞孔的条件培养基中。ΔN/NL组的RANKL/OPG比值是CTRL组的12.48倍(图). 最后,GLI1特异性化学抑制剂GANT58以剂量依赖性方式对抗ΔN/NL成骨细胞的破骨诱导作用(图). 总之,这些结果表明,删除麻木的和Numbl(数字)通过上调RANKL/OPG比率激活Hh途径并促进破骨细胞生成。
讨论
在本研究中麻木的及其同系物Numbl(数字)对骨组织进行了系统研究。实验数据表明麻木的和Numbl(数字)在成骨细胞中,通过下调PTEN维持Akt水平来维持成骨细胞的存活。此外,麻木的和Numbl(数字)通过抑制Hh信号抑制骨吸收。因此,可以得出以下结论:麻木的和Numbl(数字)保持骨量。
由于NUMB被认为是Notch和诱导型Col1a1-3.2-Cre的拮抗剂ERT2系统小鼠,成熟成骨细胞和骨细胞中Notch的条件性过表达触发成人骨骼中显著的骨形成38,麻木的对缺陷进行低剂量处理,以刺激Notch信号传导并导致高骨量。然而,Col2.3-Cre;观察到N/NL-foxed小鼠出现意外的骨质减少表型(图). 在这项研究中,Notch在成骨细胞中没有被激活(图a–c)。最初,NUMB被认为是细胞命运的决定因素。在果蝇属,d-麻木在一个子细胞中不对称定位,其中Notch信号被抑制30在哺乳动物细胞中,高水平的Notch降低了两者的水平麻木的和Numbl(数字),伴随着Notch和NUMB之间的相互负调控相互作用39在机械上,NUMB通过泛素化控制Notch受体或其胞内结构域的内吞和降解34,40,41然而,越来越多的证据表明哺乳动物NUMB不仅仅是Notch拮抗剂14NUMB是一种多功能内吞蛋白。除Notch外,NUMB还被报道促进心肌细胞ERBB2或整合素的内吞降解,从而影响细胞迁移42,43.NUMB也是一个多方面的泛素适配器。它通过特定底物的泛素化调节信号通路。例如,NUMB通过形成NUMB–HDM2–P53三复合物来抑制肿瘤发生,从而通过泛素化抑制P53的降解18,44此外,NUMB可以与ITCH的WW2结构域结合,将ITCH从其自我抑制形式中释放出来,导致Hh途径效应器GLI1的泛素化降解20,21因此,哺乳动物NUMB不仅仅是一种Notch拮抗剂,在不同的细胞类型和不同的发育阶段具有功能多样性。
在成骨细胞中,发现NUMB影响NEDD4-1介导的PTEN泛素化的机制。泛素化是翻译后修饰,E3泛素连接酶决定底物的特异性,导致信号分子的受体酪氨酸激酶和特定通路中转录因子的降解45一般来说,哺乳动物E3连接酶可分为两类:真正有趣的新基因(RING)指和E6-AP COOH末端(HECT)结构域的同源物。NEDD4-1和ITCH都属于HECT域包含NEDD4家族37NUMB通过其进化上保守的PTB结构域调节泛素化,这种调节需要ITCH的介导21,34在结构上,NEDD4-1和ITCH在与NUMB的PTB域交互的WW1/2域中具有高度相似性(图c、 d)34共免疫沉淀分析证实NUMB、PTEN和NEDD4-1可能通过在成骨细胞中形成复合物而起作用(图). 在哺乳动物细胞中,NEDD4-1泛素化PTEN并导致泛素介导的蛋白酶体降解35Rak是Src家族中的一种酪氨酸激酶,在这一过程中是一种负调控因子。生理上,它通过调节PTEN与NEDD4-1的结合来抑制PTEN的泛素化。此外,它磷酸化Tyr336上的PTEN以优化PTEN的稳定性。此外,Rak的敲除显著促进肿瘤细胞的生长46在本研究中,NUMB与阴性调节物Rak相反,是成骨细胞PTEN泛素化的阳性适配器。最近,Shao等人发现,这种调节存在于多个人类细胞系中。NUMB影响PTEN与NEDD4-1的相互作用和PTEN的核定位。泛素化对PTEN的调控参与肿瘤发生47根据体内研究,NUMB对PTEN的积极作用被证明是正常细胞代谢不可避免的。此外,NUMB是一种关键的衔接蛋白,通过泛素化促进Akt、Hh、P53、Notch和其他已知/未知途径的降解。然而,尚不清楚其何时何地监管Notch,何时何地控制Akt。此外,尚不清楚是否存在由不同单元格上下文控制的切换点。需要进一步研究来解决这些重要问题。
泛素-蛋白酶体降解系统对调节骨细胞功能至关重要48在本研究中,NUMB通过泛素化负向控制PTEN的细胞溶质水平,在生理上促进Akt信号(图和). Akt控制成骨细胞-破骨细胞的协调。Akt1公司−/−小鼠也有类似的骨质减少症。Akt1缺陷的成骨细胞易受细胞凋亡的影响。它们的分化和功能受到抑制,RANKL分泌受到抑制49成骨细胞特异性抑制PTEN表达显著激活Akt通路。PTEN基因敲除小鼠成骨细胞寿命延长和骨形成过度活跃的原因是增殖增强和凋亡减少50.Akt控制许多下游信号,包括mTOR51本研究结果表明,在双重沉默的背景下麻木的/Numbl(数字),Akt–mTOR通路明显受到抑制。mTOR信号通过控制能量学和促进分化的成骨细胞谱系中的蛋白质合成参与骨骼发育52——55在间充质干细胞(MSCs)中,胰岛素样生长因子1或过氧化物酶体增殖物激活受体γ的缺失激活mTOR,诱导成骨细胞分化以维持成人骨量25,56在成骨细胞中,雷帕霉素抑制Runx2和Osx以抑制分化,并降低细胞周期蛋白A和D1以抑制增殖26此外,在MC3T3-E1细胞中,高糖引起的Akt-mTOR水平降低导致高水平的凋亡和低增殖。在这种情况下,mTOR特异性化学激活剂可以改善地塞米松诱导的细胞凋亡57,58这项研究表明,在骨重塑中,成骨细胞中的mTOR仍然是一种生存信号,使分化和增殖成为可能,同时抵抗凋亡。
NUMB是一种肿瘤抑制因子,因为它不仅对P53具有保护作用,而且通过GLI1的泛素化对Hh信号进行抑制调节18,20,21然而,本研究证明NUMB对成骨细胞具有类似的Hh抑制作用。研究结果强调了GLI1在麻木的-成骨细胞缺乏和骨吸收增加。在骨骼中,GLI1存在于具有高成骨分化潜能的MSC中59GLI1参与Hh介导的成骨细胞规范化和软骨内骨化中刺激的早期分化60然而,在出生后的骨建模/重塑中,在接受Gli1公司全球单倍体不足61Mak等人发现,随着成骨细胞的成熟,Hh的生理活性逐渐降低。使用成骨细胞特异性骨钙素-Cre系有条件地刺激高水平的Hh信号表明,过度的骨吸收压倒了骨形成的有限增加,导致严重的骨质减少表型10类似地麻木的通过促进GLI的表达激活Hh信号。PTHrP升高可增强CREB的磷酸化并增加RANKL/OPG比率(图e–i)62因此,除了PTEN增加导致成骨细胞存活率降低外,GLI1还调节了Hh在麻木的-减少的成骨细胞通过影响RANKL和OPG等分泌过程而导致骨质减少。
总之,本研究强调NUMB在骨内稳态中的关键作用。骨量取决于NUMB和NUMBL通过Akt和Hh信号(图,b)。从理论上讲,NUMB可能是一种关键的泛素化调节因子,在某些细胞环境中协调信号通路。实际上,NUMB是OP患者平衡骨丢失和恢复骨强度的潜在治疗靶点。
麻木的和Numbl(数字)在成骨细胞中维持生理骨量。一当在成骨细胞中正常表达时,NUMB-NEDD4-PTEN三复合物产生,导致泛素介导的蛋白酶体降解PTEN。同时,GLI1往往在蛋白酶体中降解。成骨细胞中Akt和Hedgehog信号中等。b条什么时候?麻木的PTEN和GLI1积聚在细胞质中,抑制Akt抑制骨形成,激活Hedgehog促进骨吸收
材料和方法
老鼠
麻木的flox/flox公司/Numbl(数字)flox/flox公司(N/Nl-floxed)小鼠购自Jackson实验室(库存编号:005384)。Col1a1-2.3-Cre(2.3-Cre)小鼠由David Rowe提供。将半合子2.3-Cre小鼠与N/Nl杂交小鼠杂交以产生2.3-Cre;N/Nl-floxed等位基因。这些后代能够存活和繁殖。幼崽在出生21天后断奶并进行基因分型。2.3-Cre和N/Nl-floxed小鼠基因分型策略完全遵循JAX小鼠数据库中的标准协议。所有动物均保存在生物治疗国家重点实验室基因工程小鼠的核心设施中。根据机构指南进行小鼠实验。相应的方案由中国成都四川大学华西口腔医院研究伦理委员会审查和批准。
微型计算机断层扫描分析
从9周龄小鼠中分离股骨,用10%福尔马林固定并转移到70%乙醇中。VIVA 40CT 64GB(Scanco Medical AG,Bassersdorf,Switzerland)系统用于扫描胫骨平台近端500层。骨小梁的显微结构特性,包括BV/TV、Tb。Th、Tb。N、 Tb、。Sp和骨密度(BMD)是根据生长板旁边的100层来计算的。对500层BA/TA进行评估。对体素为10的扫描应用高斯滤波器(σ,0.8;支持,1) 微米。相应的参数设置如下:X射线管电位,55kVp;X射线强度,145 μA;积分时间,200 毫秒;和阈值,220 毫克·厘米-三.
组织形态计量分析
钙蛋白(3 毫克·千克-1; Sigma)和二甲酚橙(90 毫克·千克-1; 在处死前10天和2天分别将Sigma)注射到9周龄小鼠体内。股骨或胫骨在4%多聚甲醛(PFA)中固定24 h.对于冰冻切片,用30%蔗糖溶液将未钙化骨脱水24小时 h、 嵌入最佳切割温度化合物(樱花)中,切割厚度为5-7 μm,使用徕卡CM1850紫外线低温恒温器,并使用胶带系统传输。用1%钙黄绿素蓝(Sigma)复染后,在荧光显微镜(Olympus IX71)下拍摄部分切片,以测定矿物并置率(MAR)和矿物表面率(MS/BS),同时选择部分切片进行Von Kossa/Van Geison染色。对于石蜡切片,股骨在15%乙二胺四乙酸中脱钙约1个月,在分级乙醇中脱水,渗透到二甲苯中,并小心地嵌入石蜡中。用苏木精和伊红(H&E)对约5μm的连续切片进行染色并拍照(奥林巴斯BX53)。甲苯胺蓝染色用于量化每个小梁骨周长(N.Ob/T.Pm)的成骨细胞数量,并进行抗酒石酸磷酸酶(TRAP)染色以确定骨吸收相关指数。这包括N.Oc/T.Pm,Oc。S/BS和破骨细胞表面。
原代细胞培养
用25号针头从9周龄WT和DKO同窝婴儿的股骨和胫骨中冲洗骨髓基质细胞。然后将其培养在添加了10%胎牛血清(HyClone)和1%青霉素/链霉素(HyClone)的改良α-MEM(Hy克隆)中。在第7天,在含有10 毫摩尔·升-1地塞米松(西格玛),10 毫摩尔·升-1β-磷酸甘油(Sigma)和50 μg·mL-1抗坏血酸(Sigma)。培养在第28天终止。因此,在第7天进行布尔斯通碱性磷酸酶(ALP)染色以观察阳性菌落,在第28天进行Von Kossa染色以检查矿化情况。
从2个月大的N/Nl-floxed小鼠颅骨中消化原代成骨细胞。用0.2%胶原酶II(Sigma)和0.25%胰蛋白酶(HyClone)消化后,将其培养在完整的培养基中。如前所述,进行诱导细胞分化和成熟。通过添加腺-GFP(对照)或腺-核心-GFP(ΔN/NL)病毒(上海汉比奥)并刷新培养基2刺激基因敲除 小时后。然后,5 μmol·L-1采用VO-Ohpic(MedChem Express)检测PTEN对DKO成骨细胞的影响。进行Von Kossa或茜素红染色以检查矿化。成骨细胞与含有50 μmol·L-1EdU(广州Ribobio)2人 h评估细胞增殖。然后,根据提供的方案进行Apollo488染色,用4',6-二氨基-2-苯基吲哚复染后,用荧光显微镜(Olympus)对EdU阳性细胞进行计数。Annexin V–PE/7–AAD检测(Keygen)根据提供的方案进行,以评估细胞凋亡。然后使用流式细胞术(Beckman Cytomics TM FC 500)分析凋亡早期和晚期的细胞比例。
荧光素酶检测
使用Cignal RBP-Jk报告子(luc)试剂盒(Qiagen),包括一个RBP-Jk报告子,带有阳性和阴性对照质粒。在96 well板中,使用Lipofectamine 3000(Invitrogen)将这些质粒转染至ΔN/NL成骨细胞。使用Adeno-NICD-GFP(上海汉比奥)和γ-分泌酶特异性化学抑制剂DAPT(MedChem Express)作为Notch水平的额外对照。48岁之后 h、 取出培养基,用磷酸盐缓冲液(PBS)缓冲剂轻轻清洗细胞。然后,20 将μL被动裂解缓冲液添加到双核糖核酸酶报告分析系统(Promega)中,并在室温下摇晃平板15 min。将荧光素酶分析试剂II转移到微孔中,并使用光度计(Varioskan Flash;Thermo Scientific)测量萤火虫发光。然后,100 添加μL Stop&Glo试剂,立即记录Renilla荧光素酶活性。所有转染程序均一式三份。
免疫组织化学和免疫细胞化学
使用含有0.2%吐温-20(西格玛)或0.5%Triton-X100(西格马)的PBS清洗组织切片或细胞,并根据Vectastain ABC-AP试剂盒(Vector Laboratories)或兔HRP-DAB试剂盒(R&D System)的标准协议进行染色。血红素用于复染,中性香脂用作固定介质。使用显微镜成像系统(奥林巴斯BX53)进行成像。涉及的主要抗体如下:抗NUMB(Abcam,ab14140);抗PTEN(细胞信号技术,9188);和抗GLI1(圣克鲁斯生物技术,sc-20687)。
免疫荧光染色
用添加了0.2%吐温-20(Sigma)或0.5%Triton-X100(Sigma-)的PBS清洗固定在4%PFA中的细胞,并用抗NICD(细胞信号技术,#4147)培养过夜。使用山羊抗兔IgG H&L(Alexa Fluor®594,ab150080)标记红色NICD。在荧光显微镜(Olympus IX71)下拍摄照片。
RNA提取和定量逆转录聚合酶链反应分析
从长骨或细胞培养物中提取总RNA。在前一种情况下,附着的肌肉被清除,骨髓被冲走。在液氮中冷冻后,骨组织被磨成粉末并用TRIzol(Invitrogen)均质,然后离心悬浮液。接下来的步骤是按照TRIzol提供的方案进行的。使用NanoDrop ND-2000(Thermo Scientific)和变性甲醛凝胶电泳鉴定RNA样品的浓度、纯度和完整性。cDNA是使用QuantiTect逆转录试剂盒(Qiagen)合成的,定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)是使用QuantTect SYBR Green PCR试剂盒在CFX96实时系统(Bio-Rad)中进行的。选择β-肌动蛋白作为内部对照,并使用相对定量来计算结果(Ct)。对细胞培养物的RNA提取和qRT-PCR进行了类似的程序。补充信息中列出了qRT-PCR引物的序列(表).
表3
基因 | 正向(5′-3′) | 反向(5′–3′) |
---|
麻木的
| GGCCTTCACTGCTTTTTC(通用通用汽车公司) | CACATCTGTGAAGATGCGT公司 |
Numbl(数字)
| GTGACTCCGCATTCCTCTC公司 | TCCTGGCCCTCAGGACT公司 |
阿尔卑斯山
| CCAGAGGTTTCTCTCTTGG公司 | CTGGGAGTCTCATCCTGAGC公司 |
英国标准普尔
| CAGGAGGCAGTGACTCTTC公司 | AGTGTGGAAAGTGGCGTT公司 |
奥肯
| CCTTCATGTCCAAGCAGA公司 | TGCTGTGACATCCATACTGC公司 |
第1a1列
| 全球气候变化框架 | GCACGGAAACTCCAGCTGAT公司 |
深度mp1
| AGTGAGGAGGAGAGCCTGAA公司 | GAGGCTCTCGTGGACTCAC公司 |
菲克斯
| CGCCTGACAAACTTTGAGACC公司 | TGCTCCCTGTTTCTGCTTCC |
运行2
| TCTGGCCTTCCTCTCAG公司 | GGATGAATGCTTGGGAAC公司 |
奥斯克斯
| ATGGCTCCTCTCTGCTTG公司 | TGAAAGGTCAGCGTTATGGCTT公司 |
细胞周期蛋白A2
| GCCTTCACCATTGGAT公司 | TTGCTGCGGGTAAGAGACAG公司 |
细胞周期蛋白D1
| GCGTACCCTGACACACATCTC公司 | ctcctctcgcacttctgctc |
细胞周期蛋白E1
| GTGGCTCCCGACCTTTCAGTC公司 | CACAGTCTGTCAATCTGGCA公司 |
第53页
| AATGTCTCCTGGCTCAGAGG公司 | CTAGCATTCAGGCCCTCATC公司 |
Bcl-2型
| ATGCCTTTGTGGAACTATGGC | GGTATGCACCCAGAGTGATGC公司 |
Bcl-x公司
| GACAAGAGATGCAGTATTGG公司 | TCCCGTAGAGACCAAAAGT公司 |
赫斯1
| GTCACCTCGTCATGCACTC公司 | TCTGGAAATGACTGGAAGCA公司 |
赫斯5
| GTAGTCCTGGTGCGCTCT公司 | AACTCCAAGCTGGAGAAGGC公司 |
你好1
| TCCGATAGTCATAGCAGG公司 | TTGCAGATGACTGTGGATCA公司 |
海利牌手表
| CAGCCCTCGCAGATGCAA公司 | CCAATCTCGCAATTCAGAAAAG公司 |
Gli1公司
| CCAAGCCAACTTTATGTCAGGG | AGCCGCTTCTTTGTTAATTTGA公司 |
Gli2公司
| 中国民航总公司 | GAGCCTTGATGTACTGTACCAC公司 |
Gli3公司
| CACAGCTCTACGGACTG公司 | CGGCCTTCTCGCTGACATC公司 |
托尔普
| CATCAGCTACTGCATACAGG公司 | GGTGTTTTTGGTTTGGGAG公司 |
Pth公司
| TGCAAACACCGTGGCTAAAGT公司 | CCAGGTGTGCATAGCTGTAT公司 |
Mcsf公司
| CTGGAAGGATCAGCAAG公司 | ATGTCTGAGGGTTTCGATGG |
兰克尔
| cagcatcgctgttcctgta | CTGCGTTTTCATGGAGTCA公司 |
Opg公司
| ACCCAAACTGCTCATCAGC公司 | 卡特卡特卡特卡特卡特 |
β-肌动蛋白
| AGATGTGATCAGCAGCAG公司 | GCGCAAGTTAGGTTTGTCA公司 |
共培养和Transwell分析
第0天,第3天 × 104将颅骨成骨细胞置于400μL完整培养基加10 纳克·毫升-1胆钙化醇(Sigma)和10 毫摩尔·升-1地塞米松(Sigma)置于48周板中。第2天、第3天 × 105将新鲜分离的骨髓细胞(BMC)轻轻地添加到成骨细胞层的表面。在第5天和第9天,仔细更新50%的培养基,不会刺激成骨细胞层。第10天,所有细胞用4%PFA固定,并进行TRAP染色。对破骨细胞进行计数并拍照。在3 × 105RAW264.7细胞接种于成骨细胞上。对于transwell测定,成骨细胞在transwell插入物(孔径:0.4 μm,Corning)和RAW264.7细胞接种在24孔板的下室。12天后,RAW264.7细胞固定并用TRAP染色。在救援试验中,GANT58(MedChem Express)的浓度设置为2.5 或7.5 μmol·L-1。使用立体显微镜系统(徕卡EZ4 W)对所有24/48周的婴儿进行拍照。
骨吸收活性测量
用75%乙醇预先清洗过的牛股骨皮质骨制备骨片。在48-well板中对这些切片进行共培养分析。10天后,用超声波清除所有细胞。将骨切片安装在碳导电胶带上,并使用20千伏背散射电子在扫描电子显微镜(FEI,Inspect F50)下进行拍照。
Western Blot分析和联合免疫沉淀分析
使用哺乳动物蛋白质提取试剂(M-PER,Thermo Scientific)从原始BMSC或OB培养物中提取总蛋白质,并使用双茚试剂盒(Beyotime Biotechnology)测试浓度。使用10%聚丙烯酰胺凝胶和聚偏氟乙烯(PVDF)膜在4℃孵育过夜进行电泳 °C,在含有初级抗体的5%牛血清白蛋白中。所涉及的初级抗体如下:抗RUNX2(Abcam,ab23981)、抗OSX(Abcam,ab22552)、抗NUMB(Abcam,ab14140)、抗HES1(Abcam,ab108937)、抗PTEN(S380,Abcam,ab76431)、抗AKT(S473,Abcam,ab81283)、抗mTOR(Abcam,ab32028)、抗mTOR(S2448,Abcam,ab109268)、抗el4EBP41(Abcam,ab32024),anti-el4EBP41(T37,Abcam,ab75767),anti-GLI2(Abcam,ab167389),anti–cAMP响应元件绑定(CREB;Abcam;ab32515),anti-pCREB(Abcam、ab32096),anti-AKT(Cell Signaling Technology,#4691),antiaKT,抗S6(细胞信号技术,#2217)、抗S6、抗裂解半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(细胞信号传递技术,#9664)、抗GLI1和抗GLI3(圣克鲁斯生物技术,sc-20688)。二级抗兔/羊抗体购自Abcam。使用小鼠抗甘油醛3-磷酸脱氢酶(Abcam,ab8245)、抗α-微管蛋白(Abcam,ab52866)或抗胺B(Abcam,ab133741)对蛋白质含量进行标准化。
对于联合免疫沉淀分析,从两个月大的C57B6J小鼠颅盖骨中分离出原代成骨细胞,并使用10 cm板中的完整培养基进行培养。用90%的汇合液收集细胞,用冷PBS洗涤,并使用细胞裂解缓冲液进行Western blotting和IP(Beyotime Biotechnology)裂解。通过添加正常兔免疫球蛋白G和蛋白A消除非特异性结合蛋白 + 琼脂糖。靶蛋白在4时免疫沉淀过夜 °C,使用anti-NUMB(Abcam,ab14140)和anti-PTEN(Cell Signaling Technology,#9188)。样品清洗五次,并使用Western blotting和抗PTEN(Abcam,ab201856)、抗NUMB(Abcam,ab4147)和抗神经前体细胞表达的发育下调蛋白4(NEDD4;Abcam(ab188867)一级抗体进行分析。
泛素化测定
MC3T3-E1细胞系购自美国类型培养库。编码GFP-NUMB、GFP-m-Ub、FLAG-PTEN、FLAG-NEDD4-1和相关对照质粒的质粒购自OriGene。利用DH5活性细胞(天根)和TIANpure质粒试剂盒(天根。使用NEDD4-1 siRNA(OriGene)敲除内德4-1和MG132(MedChem Express)用于抑制蛋白酶体。当MC3T3-E1细胞达到80%–90%的融合时,使用Lipofectamine 3000进行转染。转染4天后,使用抗FLAG(OriGene)或抗PTEN抗体(Cell Signaling Technology,#9188)免疫沉淀PTEN。然后,使用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离样品,并使用抗泛素抗体(Abcam)检测泛素。
酶联免疫吸附试验
从9周龄的WT和DKO小鼠中收集血清并储存在−80 摄氏度。酸性磷酸酶5、抗酒石酸酸性磷酸酶(ACP5)、骨钙素(OCN)、RANKL和OPG的酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒购自Cloud Clone Corp.。使用平板阅读器读取结果。对数据进行统计分析。
统计分析
数据表示为平均值 ± 标准偏差。使用Student配对计算统计显著性t吨测试。A类P(P)值<0.05被认为具有统计学意义。图表是使用GraphPad 5.0编制的。
致谢
我们要感谢David W Rowe提供第1a1-2.3-Cre列老鼠。本研究得到了四川大学口腔疾病国家重点实验室资助项目(四川大学,SKLOD201702)、国家优秀青年科学基金(81322013)、四川省创新团队(2015TD0011)和口腔疾病国家关键实验室启动资金的支持,四川大学华西口腔医学院(致刘鹏)。
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